作者:寧夏永瑞達(dá)炭素有限公司 日期:2020年8月26日
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,在生產(chǎn)生活中會(huì)產(chǎn)生大量的重金屬?gòu)U水,由于水中的重金屬不能直接被降解為無(wú)害物質(zhì),反而容易被生物富集,通過(guò)很多途徑如飲水或食物鏈的方式危害人類的身體健康。活性炭是多孔性物質(zhì),高質(zhì)量的活性炭具有穩(wěn)定的性質(zhì),發(fā)達(dá)的內(nèi)部孔隙,比表面積較大,吸附能力強(qiáng),是一種環(huán)保吸附劑。傳統(tǒng)工藝得到的普通活性炭具有較小的比表面積以及不均勻的孔徑分布,導(dǎo)致它們的吸附選擇性也較差,不滿足工業(yè)要求,需要進(jìn)一步改性處理,目前已出現(xiàn)大量活性炭改性的工藝來(lái)滿足技術(shù)需求。
活性炭的吸附性能主要由其表面化學(xué)特性和表面結(jié)構(gòu)特性決定的,通常采用物理活化與化學(xué)活化擴(kuò)大或縮小活性炭孔徑,使孔徑分布與比表面積發(fā)生變化,提高活性炭的吸附性。改性活性炭的方法通常分為物理改性和化學(xué)改性,物理改性的方法有超聲波改性、微波輻射改性、等離子體改性;化學(xué)改性的方法有表面氧化改性、表面還原改性、負(fù)載金屬離子改性等。目前從廢液中回收金的常用方法有電沉積法、鋅粉置換沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法、活性炭吸附法等。
硫脲為有機(jī)絡(luò)合物,在酸性溶液中可與多種金屬陽(yáng)離子形成絡(luò)合離子,硫脲對(duì)金銀有很強(qiáng)的絡(luò)合力,選擇性好,是浸出貴金屬的良好試劑。采用硫脲溶液在超聲波輔助條件下對(duì)活性炭進(jìn)行改性,測(cè)試硫脲改性劑在不同實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)金的吸附效果,我們發(fā)現(xiàn)了有興趣現(xiàn)象。
隨著硫脲濃度的增大,改性活性炭對(duì)金的吸附率和吸附容量隨之增大,后慢慢趨于飽和。原炭吸附率與吸附容量較低,吸附率僅為30%。當(dāng)硫脲濃度增大到0.5mol/L時(shí),吸附率迅速增大,達(dá)到了87.6%,改性效果明顯,升高硫脲濃度,吸附率與吸附容量仍然提高,但增長(zhǎng)緩慢,硫脲濃度為3mol/L時(shí),吸附率達(dá)到較值96.8%,隨后趨于平緩,此時(shí)吸附容量達(dá)到飽和。由此可知,硫脲改性劑的較佳濃度為3mol/L。
利用3mol/L硫脲溶液,測(cè)試溫度為20,50,70,100℃對(duì)活性炭的改性效果。改性炭對(duì)金的吸附率與吸附容量都隨著改性溫度的升高而增大,這是因?yàn)闇囟壬呒訌?qiáng)了分子的熱運(yùn)動(dòng),金離子與改性活性炭表面碰撞的機(jī)會(huì)增大,使硫脲與活性炭的反應(yīng)更充分,提高了活性炭的吸附性。當(dāng)改性溫度上升到50℃時(shí),吸附率達(dá)到了95.6%,繼續(xù)升高溫度,吸附率依然增加,但增長(zhǎng)緩慢,所以適宜的改性溫度選擇在50℃以上,較佳的改性溫度為95~100℃。
以3mol/L硫脲溶液,在95~100℃水浴加熱條件下,改性時(shí)間在0.5~3h范圍內(nèi)??梢钥闯觯男曰钚蕴康奈铰屎臀饺萘慷茧S著時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,表明活性炭與改性劑接觸充分,提高了活性炭的吸附能力。改性時(shí)間為3h時(shí),吸附率較大,達(dá)到了96.5%,吸附容量為0.19mol/g,繼續(xù)改性,活性炭的吸附率有所下降,說(shuō)明吸附時(shí)間過(guò)長(zhǎng)對(duì)于硫脲的吸附過(guò)飽和,影響活性炭的吸附效果,故較佳的的改性時(shí)間為3h左右。
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